中高渗储层常规测井曲线裂缝识别分析
2020-04-07丛蕊武佳奇李纯辉
丛蕊 武佳奇 李纯辉
摘 要：在石油开采与开发中，识别裂缝的方法和识别准确程度非常重要。当前利用常规测井资料进行油藏裂缝识别是主要形式，较成像测井资料的难获取和高价格形成对比，另外对于老井也能应用。利用综合概率法对地层进行裂缝那个识别，结合中高渗储层实例分析取心井裂缝岩心，提取测井资料中裂缝响应敏感的裂缝指示参数，分析其对识别裂缝的贡献程度赋予不同权重。实现了多测井资料、多地层因素的裂缝识别模型，具有精度较高、实用性强和经济节约的效果。
关 键 词：综合概率法;常规测井;裂缝识别;中高渗储层
中图分类号：TE143 文献标识码： A 文章編号： 1671-0460（2020）03-0674-04
Fracture Recognition Analysis of Conventional Logging
Curve in Medium and High Permeability Reservoirs
CONG Rui1， WU Jia-qi2， LI Chun-hui 2
（1. College of Mechanical Engineering， Changzhou University， Jiangsu Changzhou 213164， China;
2. College of Petroleum and Engineering， Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163711， China）
Abstract： The existence of cracks plays an important role in oil exploitation and development， and the accuracy of crack identification methods is one of the key points. At present， the main form of reservoir fracture identification is using conventional logging data， because it is more difficult to obtain than imaging logging data. In this paper， the synthetic probability method was used to identify the fractures in the formation， and the core of the core well was analyzed with an example of medium and high permeability reservoir. The fracture indicative parameters sensitive to fracture response were extracted from logging data， and their contribution to the identification of fractures was analyzed with different weights. A fracture recognition model considering multi-logging data and multi-formation factors was realized， which has high accuracy， strong practicability and economical effect.
Key words： comprehensive probability method; conventional logging; fracture identification; medium and high permeability reservoir
裂缝是油气转移的通道和储存的空间，其在油气层的勘探中扮演着非常重要的角色[1]。裂缝性储层勘探开发主要受裂缝识别、精确描述和对其的预测影响。致密砂岩层中由于存在大量裂缝形成了有效孔隙度与渗透率的储层[2]。能够准确地识别裂缝是对储层进行研究的前提。在碳酸盐岩储层中，裂缝是常见的一种储存空间的类型，因此，对于裂缝和裂缝类型的识别非常重要[3-7]。
随着我国在石油、天然气勘探和开发技术领域的不断发展和创新，通过提高储层裂缝采收率来加快石油开采的速度并提升采油效率，使得储层裂缝成为在油层中不可或缺的因素[8]。裂缝是控制油气富集和产能的主要因素，寻找及定位裂缝的信息方法有很多，但利用低成本的常规测井资料识别储层裂缝具有非常重要的意义[10-13]。在常规测井曲线资料的前提下，储层裂缝的识别一定程度的依赖测井解释人员。传统的储层裂缝识别方法主要包括地质、地震及测井。其中地质研究的主要方法是通过岩心和构造应力的实验分析法来对裂缝进行研究的，无法定量分析出裂缝具体的分布情况。近些年来，地震裂缝的识别方法主要有叠后纵波地震属性方法与叠前纵波方位各向异性、横波预测、转换波和多波勘探等两类方法，就裂缝识别而言后者效果更好，但是横波与多波采集及处理的条件限制因素较多且成本较高，使其是实际应用方面不具有普遍意义。相比较上述两种方法而言，测井可以准确直接地对裂缝进行识别，测井包括常规测井和成像测井两种方法，其中常规测井在经济方面较为划算且具有广泛的适用性，但是无法预测超过一定范围内的钻井深度的裂缝分布，存在预测范围小等缺点;而成像测井的识别效果明显且直观性强，但是预算成本很高，不具有普遍适用性。裂缝本身形成的机制就较为复杂，且具有很强的非均质性，如果只使用一种识别方法对裂缝进行识别，具有很大局限性，无法有效识别裂缝在不同尺度下的空间分布情况，所以使用单一方法进行裂缝识别的准确性较差。王奇曾将综合概率指数法应用于识别低渗双孔隙介质裂缝型储层并取得了不错的成果[14]。因此利用综合概率法识别裂缝将各裂缝指示参数相结合，能大大提高储层裂缝的识别效率和准确度。同时，综合概率法将多条裂缝响应曲线拟合成裂缝发育概率指示曲线，将多种因素考虑其中有利于裂缝的识别[15]。
1 综合概率法识别裂缝
裂缝型油气藏油气产量占整个石油天然气产量的一半以上， 是21世纪石油增储上产的重要领域之一。研究裂缝的响应规律和裂缝识别方法非常重要。由于地下信息较为复杂并且各种参数的相互影响因素较多，单一的常规测井资料所涉及的影响因素并不全面，难以准确识别裂缝。现今国内外有许多学者都在研究利用常规测井资料来对裂缝的发育进行评价[16]，最早提出的方法就是综合概率的方法，在很多油田的实际应用方面也取得了不錯的效果，通过使用综合概率法将多条有明显裂缝特征响应曲线相结合，从而提高裂缝识别准确度及计算机处理测井数据能力[17]。综合概率方法的总体思路是：通过单一测井方法无法精准判别裂缝的类别，特别是在条件较差的情况下更难以确认，造成虚假的裂缝响应也可能是由于其他与裂缝无关的因素，通过其他的判别手段来进行裂缝的识别可能不受该因素的影响。当用来判断的曲线数量较多时候，也可通过利用多种测井方法对裂缝的敏感程度不同这一特点，裂缝综合识别的准确性将会增强。综合概率裂缝识别方法的主要研究方法是：首先分析所要研究工区的地层信息，全面考虑地层信息及对裂缝存在性的影响;根据取心井中的岩心，进行岩心尺度宏观裂缝观察，分辨出具有代表性和概括性的裂缝;将裂缝岩心与测井曲线进行归位放置，分辨出对裂缝响应敏感的曲线并提取裂缝指示参数利用到综合概率法去识别裂缝。其方法步骤为：
（1）首先从取心井中提取裂缝岩心并对其进行整理，挑选出具有裂缝的岩心照片，根据常规测井资料中对裂缝的反映程度，提取符合该研究区的裂缝指示特征曲线，确定各裂缝指示特征曲线和岩心裂缝的吻合程度，对裂缝进行定性分析，确定每种裂缝指示参数正确响应的裂缝条数hi（i=1，…，4）;
（2）统计各个裂缝指示特征参数曲线对裂缝的反映条数的百分比：
（1）
式中：H—取心井确定的裂缝条数;
hi—裂缝指示特征参数正确反映裂缝条数;
Pi—反映裂缝条数百分比。
（3）确定各个裂缝指示特征参数反映裂缝的权系数的大小wi：
（2）
式中：wi—裂缝指示特征参数反映裂缝的权系数。
（4）由于各裂缝指示特征参数说在的数量级并不相同，为充分利用综合概率裂缝识别方法，将各测井数据进行标准化处理，选用0-1标准化处理。
（5）构建裂缝发育程度概率模型CWP：
CWP
（3）
式中：xi—代表第i种裂缝指示特征值参数;
wi—代表第i种裂缝指示特征值参数的加权系数。
通过特征参数的选取及权值的分配对测井资料进行计算，得到的综合概率数值的大小则代表裂缝的发育程度。
2 裂缝指示特征参数
从理论上来说，在裂缝发育段常规测井资料都会对其有一定程度上的响应，深、浅双侧向电阻率测井曲线对裂缝的反应会产生不同的幅度变化，从而形成“正差异”或“负差异”现象[18];声波测井较明显的响应低角度裂缝对高角度裂缝无明显变化，在经过裂缝段时能量衰减，造成声波时差值增大;密度测井由于地层水或泥浆等地层流体侵入裂缝中导致数值降低;微球聚焦测井曲线是在以深浅双侧向电阻率测井曲线为基准下发生数值变化;井径曲线会由于井眼崩落或泥浆漏失而出现不规则的增大或减小。但根据不同研究工区，将几种或多种测井曲线结合一起形成裂缝指示参数，结合综合概率进行裂缝发育程度判定。
2.1 岩石模量
岩石的杨氏模量值与岩石的坚硬程度相关，裂缝的存在会降低岩石的密度，导致杨氏模量值变小[19-22]。故地层裂缝越发育，地层的杨氏模量越低;反之，杨氏模量值越大则证明该区域裂缝存在性越小。故可用杨氏模量的值来判断裂缝发育情况。
（4）
式中：E—岩石的岩石模量值，MPa;
△ts—横波时差值，μs/m;
rb—巖石的体积密度，g/cm3。
rb是根据密度测井中提取的岩石密度，根据纵波时差提取经验公式（5）可根据声波时差中的纵波时差转换为横波时差。
（5）
2.2 侧向差比
侧向差比RTC曲线是以深浅双侧向电阻率测井曲线为基础，以识别裂缝为目标进行深度分析的结果，能够有效的识别出储层裂缝，原理是根据深浅双侧向测井曲线对裂缝响应而产生的“正差异”和“负差异”，进行有效的结合。
RTC=（RLLD-RLLS）/RLLD （6）
式中：RLLD—深侧向电阻率值，Ω·m;
RLLS—浅侧向电阻率值，Ω·m。
根据公式（6）可知，当RTC值为正值时，测井显示为正差异，对应识别高角度裂缝;当RTC值为负值时，测井显示为负差异，对应识别中低角度裂缝，即通过侧向差的正负值来对裂缝的角度大小进行识别。
2.3 三孔隙度比值
由于孔隙度测井资料反映地层孔隙度的信息，具体可分为三孔度测井资料：中子、密度及声波时差测井，分别响应地层总孔隙度的大小和原生粒间孔隙度，其中声波孔隙度对水平裂缝的响应较为明显。故将三种孔隙度提取，中子孔隙度ΦN、密度孔隙度ΦD、声波孔隙度ΦS，将三者结合而成孔隙度比值Rp：
（7）
（8）
式中：ΦN—中子孔隙度;
ΦD—密度孔隙度;
ΦS—声波孔隙度;
ΦT—总孔隙度。
从上述公式（7）和公式（8）当中，可以分析出当RP增大时，孔隙度发育程度越高，即可根据其他测井资料进行综合分析，来判定裂缝发育的具体情况。
3 实例分析
本文以D区X16井作为研究对象，通过使用上述方法计算出岩石模量、侧向差比值和三孔隙度比值，对D区X16井进行了裂缝识别（图1）。首先从取心井中选取含有裂缝的岩心，挑选具有代表性的岩心进行测井资料裂缝响应敏感性判别，构建裂缝指示特征参数。根据裂缝指示特征参数对研究区裂缝反应的敏感程度，结合权重分析确定各裂缝指示特征参数的加权系数值，将综合概率法与裂缝指示参数结合，从而对地层裂缝进行识别和发育程度进行分析。
4 结论
（1）本文通过使用综合概率法将多种裂缝指示特征参数结合起来，利用裂缝的发育情况来判断地层裂缝是否存在是通过裂缝发育情况来进行甄别的。通过对比传统测井识别方法，实际应用中的综合概率判定法克服了单一或少数测井曲线识别裂缝不准确和难度大的问题，提高了裂缝识别精度和准确度。
（2）根据对中高渗地层的实例分析，建立了基于结合多裂缝指示特征参数的综合概率算法模型，从上述实例分析得到：不同地层的信息需要定义不同的权重;裂缝指示参数的选定是该算法的重点;若果将该方法得到的裂缝识别结果和成像测井资料相结合，将会得到更为准确的结果，生成工区性裂缝识别模版。
总之，目前测井界面临的一大难题就是裂缝的识别。测井工作繁琐且十分复杂，主要是因为它的所需要运用的知识面较为广泛，所涉及的内容也较为繁多，需要从事这一专业的专家和工作人员进行大量的研究，通过不断积累经验、反复总结和不断的加深对测井工作的认知，找到行之有效的解决方案，或者是改进现有的测井方法。本文在裂缝的识别方面取得了一定的成果，但所综合判定的依据和方法较少且仍存在一些不足之处，许多方面没有能够进行深入地研究，许多方法仍处在测试实验阶段，未能够进行进一步的研究和探索。况且在实际现场的应用当中，任何一种方法的优劣，都会受到工作人员主观能动性的影响，裂缝的识别也是如此。所以在实际应用当中，要更加充分地考虑区域地质特征、测井等基础资料，来达到能有效识别裂缝的目的。
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